能与铁生成五元螯合物（什么叫螯合铁）

形成五元环和六元环的螯合物,要求配体应具备什么条件?

螯合物是由螯合剂与中心现成的。螯合剂必须是含有两个或两个以上配位原子的多齿(基)配体，通常每两个配位原子之间间隔2~3个其它原子，才能形成比较稳定的五元环或六元环。

螯合物是具有环状结构的配合物，它的形成条件是由具有两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的化学反应——螯合作用而得到。配体和金属离子间的配位键通常有两种类型：

（1）配体上酸的基团离解去H+，然后与金属离子配位。

（2）配体上含有孤电子对的中性基团与金属离子配位。

配合物

螯合物是（旧称内络盐）是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。螯合物是配合物的一种，在螯合物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。

EDTA与金属离子的配合物有何特点

1．EDTA具有广泛的配位性能，几乎能与

所有金属离子形成配合物，因而配位滴定应用很广泛，但如何提高滴定的选择性便成为配位滴定中的一个重要问题。

2．EDTA配合物的配位比简单，多数情况下都形成1∶1配合物。个别离子如Mo(Ⅴ)与EDTA配合物 [（MoO2）2Y2-]的配位比为2∶1。

3．EDTA配合物的稳定性高，能与金属离子形成具有多个五元环结构的螯合物。4．EDTA配合物易溶于水，使配位反应较迅速。

5．大多数金属-EDTA配合物无色，这有利于指示剂确定终点。但EDTA与有色金属离子配位生成的螯合物颜色则加深。例如：

CuY 2- NiY 2- CoY 2- MnY 2- CrY- FeY-

深蓝 蓝色 紫红 紫红 深紫 黄

阳离子 lgKMY 阳离子 lgKMY 阳离子 lgKMY

Na＋ 1.66 Ce4＋ 15.98 Cu2＋ 18.80

Li＋ 2.79 Al3＋ 16.3 Ga2＋ 20.3

Ag＋ 7.32 Co2＋ 16.31 Ti3＋ 21.3

Ba2＋ 7.86 Pt2＋ 16.31 Hg2＋ 21.8

Mg2＋ 8.69 Cd2＋ 16.49 Sn2＋ 22.1

Sr2＋ 8.73 Zn2＋ 16.50 Th4＋ 23.2

Be2＋ 9.20 Pb2＋ 18.04 Cr3＋ 23.4

Ca2＋ 10.69 Y3＋ 18.09 Fe3＋ 25.1

Mn2＋ 13.87 VO＋ 18.1 U4＋ 25.8

Fe2＋ 14.33 Ni2＋ 18.60 Bi3＋ 27.94

La3＋ 15.50 VO2＋ 18.8 Co3＋ 36.0

因此滴定这些离子时，要控制其浓度勿过大，否则，使用指示剂确定终点将发生困难。

螯合物是怎么形成的？

螯合物是（旧称内络盐）是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。螯合物是配合物的一种，在螯合物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。

螯合物是具有环状结构的配合物，由具有两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的化学反应——螯合作用而得到。配体和金属离子间的配位键通常有两种类型：（1）配体上酸的基团离解去H＋，然后与金属离子配位；（2）配体上含有孤电子对的中性基团与金属离子配位。

非离子表面活性剂在金属防锈剂中的应用？

金属除了在大气中，水中、土壤中也发生腐蚀。金属腐蚀问题遍及国民经济和国防建设各个部门，给国家造成了巨大的经济损失。据调查统计，每年由于金属腐蚀造成的经济损失，约占国民经济总产值的2％～4％。金属腐蚀造成的损失如此惊人，可以采取一些适当的措施进行防护，使腐蚀速度尽量减慢，这样就可以大大地减小因腐蚀造成的经济损失。防止腐蚀主要是控制腐蚀速度和防止腐蚀发生的问题。前者主要是钢铁结构体的大气腐蚀和锅炉内部在水中的腐蚀等。后者主要是各种机械类或钢板制品等由于大气腐蚀而生锈，降低使用性能及商品价值。应用缓蚀剂和防锈剂来控制和防止金属腐蚀，其优点是用量少(加入千分之几，有的只需加入百万分之几到溶液中就可防止腐蚀)，设备简单，使用方便，投资少，见效快。因此，缓蚀剂和防锈剂被广泛应用于各个工业部门，成为一种很重要的防腐蚀手段。

缓蚀剂是加在水溶液或其他腐蚀性的介质中的，大体分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂，后者是表面活性剂。防锈剂是为了暂时的防止由于大气腐蚀而引起生锈所使用的防锈油中所配的主要添加剂，将其添加在润滑油或燃料等石油制品中，可以防止这些制品在使用过程中由于混入水分而引起罐、管道以及润滑部分等生锈。防锈添加剂是油溶性表面活性剂，而有机缓蚀剂除了将水溶性表面活性剂配成水溶液使用之外，也可将油溶性表面活性剂分散在水中后使用。有机胺类和阳离子表面活性剂是常用的有机缓蚀剂和防锈剂。

一、金属腐蚀机理

金属和液体中的水相接触时，由于在金属表面存在晶格缺陷，和晶界以及应力产生变形等，造成了金属表面的不均匀性，或由于溶液的电解质浓度以及氧浓度等的局部差异，形成局部电池而引起电化学腐蚀。以钢铁为例，所引起的腐蚀反应如下。

1)在酸性溶液中

阳极反应    Fe→Fe2++2e

阴极反应    2H++2e→H

如有氧存在，则阴极反应为2H+＋1/2O2+2e→H202)在中性或微酸性溶液中

阳极反应    Fe→Fe2++2e

阴极反应  H20+1/2O2+2e→20H-

局部电池所引起的腐蚀，通常阳极和阴极附近，在边界发生下式反应：

Fe2++20H-→Fe(OH)2

．  氢氧化亚铁沉淀易于氧化：

Fe(OH)2+02→FeOOH

反应生成羟基氧化铁(含氢氧化铁)。这就是平常所见的红铁锈的主要成分。铁锈中大多含少量Fe304，有时还含其他种类的氧化铁。一旦生锈，在锈的周围部分成为阴极，中心部分成为阳极，因此，锈蚀继续不断进行。

二、缓蚀作用机理

不论是作为缓蚀剂还是防锈添加剂，阳离子表面活性剂的基本作用机理是相同的。即在金属表面以物理吸附或化学吸附的方式形成吸附膜，将水或其他腐蚀性介质遮隔，从而达到防止腐蚀或生锈的目的。如图1所示，当阳离子表面活性剂加入到腐蚀介质时，亲水基通过物理吸附或化学吸附紧贴在金属表面，改变了双电层的结构，提高金属离子化过程的活化能，而疏水基则远离金属表面作定向排布，这样整个金属表面就形成一层疏水性的保护膜。这层膜对金属离子向外扩散和腐蚀介质或水向金属表面的渗透都成为障碍。从而达到在金属表面防止腐蚀或生锈的目的。特别是在腐蚀性强的酸性介质中，阳离子表面活性剂具有很好的缓蚀作用。这种由疏水基形成的疏水层起防止腐蚀介质侵入的作用，称为非极性基的屏蔽效应。

图1缓蚀剂在金属．水界面上的吸附

作为缓蚀剂，阳离子表面活性剂是直接添加在腐蚀介质的水溶液中，存在于水的极性介质中。在水中，由于亲水基的作用，阳离子表面活性剂吸附于金属表面，同时，又由于亲水基的作用而返回水中。阳离子表面活性剂在金属表面上吸附时，由于亲水基和金属之间没有发生充分的相互作用，所以说难以形成强韧的吸附膜。酸性溶液中，脂肪胺和水中的质子反应而形成烷基铵阳离子，被腐蚀的金属由于表面阴极部分的静电力而发生物理吸附，抑制了阴极反应，起到防腐蚀作用。所以，碱性越强的胺防腐蚀效果也越大。

RNH2+H+→[RNH3]+

水溶液中的烷基铵盐在水中离解，以同样机理进行吸附。对于电中性的胺，可以认为作为吸附中心原子的氮原子，它的不成键的电子对和金属产生共价键而引起化学吸附。

由于引入了增加氮原子电子密度的供电基和共振结构，因而增强了这种吸附。

M+RNH2→M：NH2R

阳离子型季铵盐型表面活性剂，例如，烷基三甲基溴化铵[RN+(CH3)3Br-]，十二烷基二甲基苄基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵均是以物理吸附于金属表面的局部阴极区。

化学吸附有供电子型，供质子型和π键吸附。由于双键、叁键的电子类似于孤对电子，具有供电子的能力。所以，它们也能与金属表面空的d轨道形成配价键而被吸附。这类化合物具有较好的缓蚀性能。

在分子中含有未成键的孤电子对的N、S、O、P等表面活性剂，以同样的化学吸附机理进行吸附。另一方面金属空间的d轨道也有利于亲水基的孤电子对和金属的相互作用。这就是阳离子表面活性剂对不具有d轨道的铜或铝的防腐蚀效果不太好的原因。

在酸性介质中加入阳离子表面活性剂后，除了与金属表面发生物理吸尉或化学吸附成膜外，还存在着其与腐蚀介质或金属发生复杂的化学反应，反应产物被吸附在金属表面而起着较好的防腐蚀的作用。这些复杂化学反应包括还原反应、聚合反应和螯合反应。发生螯合反应对阳离子表面活性剂的要求是要具有两个或两个以上的极性基。当它与金属离子结合时，就能形成稳定的五元或六元环螯合物。

图2(a)、(b)为脂肪族的伯胺和仲胺在酸性介质中接受H+，使其带正电荷通过静电引力吸附在金属表面带负电荷的阴极区，从而有效地阻止了H+在阴极区放电而阳极溶解。图2(c)中是季铵盐阳离子依靠自身所带的正电荷吸附于金属表面带负电的阴极区。

图2有机胺在金属表面以锚离子形式吸附

图3中，酰胺羧酸和烷基甘氨酸通过分子中的羧基与金属表面晶格的金属离子形成离子键吸附在金属表面，分子中氮原子的存在有促进羧基离子化的作用，另一方面分子中氮原子可通过提供孤对电子与金属原子的空d轨道形成反馈键吸附于金属表面，最终形成一种五元环螯合物吸附于金属表面。

图3酰胺羧酸和烷基甘氨酸成五元环

无论有机胺、酰胺羧酸还是烷基甘氨酸通过何种方式吸附于金属表面，但它们均以其疏水的碳氢链伸入水相，在金属表面形成以碳氢链所覆盖的疏水膜，把金属表面由原来的高能表面变为疏水的低能表面，增大了腐蚀介质水在其上的接触角，不易在金属表面铺展，阻止了水的渗入达到对金属的缓蚀目的。

亲油基对防腐蚀效果的影响很大。例如，脂肪胺在物理吸附或化学吸附时的指标，碱性强度或电子密度即使没有差别，但其防腐蚀效果也随着分子横截面的增大而提高。如果直链烷基胺的链长增加，其防腐蚀效果也增大，这是因为吸附在金属表面的胺由于烃链之间范德华引力的作用，而使横方向的排列增强的缘故。反之，亲油基中如有大的支链相隔不远，则由于位阻现象阻碍了吸附而降低了防腐蚀效果。

三、常用缓蚀剂种类

阳离子表面活性剂作为缓蚀剂使用的多数是含氮化合物，如单胺，二胺，酰基肌氨酸酰胺，季铵盐，胺的环氧乙烷加成物，羧酸、磷酸、磺酸的胺盐，含氮环状化合物及其衍生物如咪唑啉衍生物，硫脲衍生物(RNH)2CS，氨基酸衍生物，吡啶类季铵盐等。

季铵盐型咪唑啉是油井酸化高效缓蚀剂，如N，N一羟乙基羧甲基咪唑啉

苯并三氮唑及其衍生物类是铜、银合金的有效缓蚀剂。苯并三氮唑添加在水溶液中可防止铜变色腐蚀。苯并三氮唑可以与铜形成一种链状的半永久性聚合络合物膜，具有较好的附着性。膜厚度为5nm的单分子化学吸附膜，若金属铜以还原态的铜存在，膜可达500nm的相膜。此膜对热有较高的稳定性。在340℃下也不分解，因此有较好的缓蚀性能。

N-油酰肌氨酸及其盐类是肌氨酸的酰基脂衍生物，是一种具有螯合性能的防锈缓蚀剂，能与金属离子或金属表面的Fez+成稳定的五元环螯合物，由于甲基(CH3-)的存在，N原子的电子云密度大，使生成的螯合物更稳定。因此肌氨酸型化合物作为新型缓蚀剂获得广泛的应用。

作为缓蚀剂，过去为了在强酸性溶液中防止腐蚀专门用低分子量的胺类。吡啶类季铵盐具有抑制酸雾的作用，且抑制金属在酸洗中产生的氢脆。在金属表面因化学吸附作用形成了牢固的抗腐蚀保护膜，即使在较高的温度下耐腐蚀性仍很好。可作为酸洗缓蚀剂，适用于盐酸、低浓度氢氟酸和低浓度硝酸等酸洗缓蚀剂。也可以用于防止水管、油管的腐蚀。最近，对于在弱酸性以至中性溶液中防止腐蚀，已经开始使用亲油基大的阳离子表面活性剂。这种阳离子表面活性剂称为吸附薄膜型缓蚀剂。

四、防锈剂

1．防锈剂的作用机理

液体防锈油是防锈剂和润滑油所组成，其中不含轻馏分挥发性溶剂。液体防锈油除了作为封存用外，还兼有防锈、润滑之功能。防锈剂在液体防锈油中主要是起防锈缓蚀的作用。油溶性咪唑啉类阳离子表面活性剂是应用广泛的防锈添加剂。

图4防锈剂的防锈缓蚀作用

防锈剂的作用机理如图4所示，主要是在金属表面形成吸附膜，它和缓蚀剂不同之点是经常和油共存，这对防锈作用影响极大。在金属表面的油层吸附膜中油分子与添加剂分子的亲油基定向吸附，进而形成坚韧的疏水性吸附膜。在油中加入的防锈表面活性剂浓度超过临界胶束浓度后，表面活性剂会自动生成反胶团，由于反胶团的存在，能将油中的腐蚀介质水加溶到胶团中，显著地降低了油膜的透水性。

亲油基的大小和结构随着极性基团的种类不同，对防锈性能有很大影响。如果防锈剂的亲油基和基体油的分子长度相一致，则可提高防锈效果。含有直链高分子量亲油基的羧酸、胺、醇等的防锈性能良好，实际使用的防锈添加剂，一般以亲油基大的防锈力大。但亲油基过大，对油的溶解度高，则吸附性降低，防锈性能差。

防锈油是在石油馏分中添加防锈剂并根据需要配入调节油膜的硬度或厚度等物理性能的油膜调整剂后得到的制品，广泛用于钢铁制品的防锈。金属表面的防锈油膜阻止大气中的水蒸气或氧和金属表面接触。此外，由于油膜的斥水性，可防止附着的露水滴浸润。漂浮在大气中的海盐微粒或粉尘等固体粒子最容易促进生锈，为了防止这类锈蚀，使用油膜调整剂能有效地使油膜强化。在防锈添加剂中，除了添加剂固有的性能之外，也可考虑使用具有提高油膜粘度或凝胶作用的物质，以改变油膜物理性能。使用氧化石蜡等可兼有防锈添加剂和油膜调整剂两种作用。

有些防锈剂具有水膜置换性能。将带有水膜的金属试片，浸在含有某些缓蚀剂的矿物油中，水膜会被油膜取代，而自身粘附于金属表面，并保护金属不锈。

2．常用作防锈剂的油溶性胺类表面活性剂

油溶性咪唑啉是研究得最为广泛的防锈添加剂，其有良好的水膜置换性能。

式中R为烷基，R’为氨基，所以呈碱性。如2-乙氨基十七烯基咪唑啉。

另一类咪唑啉盐是N-油酰肌氨酸，l-(2乙氨基)-2-十七烯基咪唑啉盐，它的油溶性好，并有显著的水膜置换性，只要变压器油中添加0．5％即可，是一种高效、无灰的缓蚀剂。

1．  气相防锈剂

气相防锈剂分为水溶性和油溶性两种。前者是双环己基胺型的环胺或吗啉型的含氮环状化合物等升华性化合物的亚硝酸盐或芳香族羧酸盐。制成粉状物放人密闭容器中，或者浸渗在纸上作气相防锈纸使用，双环己基亚硝酸铵(Dichan)是有名的制品。油溶性的气相防锈剂配人防锈油或其他石油制品中，用碳数8左右的直链脂肪酸或上述的氨基酸，单独使用或制成两者的盐或酰胺后使用

为什么草酸与氢氧化铁或铁锈反应生成三草酸合铁酸？而不是铁盐

那个产生的三草酸合铁酸是个络合物，这个应该是由铁离子最外层电子排布决定的，不能单纯的用氧化性和还原性决定了，草酸清洗氢氧化铁，由于在一个位置上草酸不是过量的，所以发生的应该是氧化还原反应，生成的草酸亚铁并不溶，所以溶液依旧无色，应该是这样